CN101595279A - 燃气和蒸汽轮机设备及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行燃气和蒸汽轮机设备(1)的方法，其中，从燃气轮机(2)流出的烟气(R)被导引通过一废热蒸汽发生器(20)，并且用于驱动蒸汽轮机(12)的流动介质在包含一些压力级(40，92，100)的流动介质回路(16)中被导引，其中，至少一个压力级(100)具有蒸发循环(94)，该蒸发循环带有汽包(48)，一些连接在所述汽包(48)上的下降管(102)和一些接在所述下降管(102)下游的、同样连接在所述汽包(48)上并通过所述废热蒸汽发生器(20)中的所述烟气(R)加热的上升管(104)。为了可以在高可靠性和高运行安全性的情况下尤其灵活地将运行控制与不同的要求相适应，并且为了实现相关蒸发循环(94)的部件尤其廉价地设计，按照本发明，监测由所述流动介质在连接在所述汽包(48)上的下降管(102)中所形成的液柱高度，并因此监测和防止所述蒸发循环(94)的短暂的干运行。

Description

燃气和蒸汽轮机设备及其运行方法
本发明涉及一种用于运行燃气和蒸汽轮机设备的方法，其中从燃气轮机流出的烟气被导引通过废热蒸汽发生器，并且用于驱动蒸汽轮机的流动介质在包含一些压力级的流动介质回路中被导引，其中，至少一个压力级具有蒸发循环，该蒸发循环带有汽包，带有一些连接在汽包上的下降管和一些接在下降管下游的、同样连接在汽包上并通过废热蒸汽发生器中的烟气加热的上升管。本发明还涉及为这种运行方法设计的燃气和蒸汽轮机设备。
在燃气和蒸汽轮机设备中，包含在膨胀的工作介质或从燃气轮机中出来的烟气中的热量被用于蒸发流动介质，通常是水。如此产生的(水)蒸汽然后被用于驱动蒸汽轮机。在此，热传递在接在燃气轮机烟气侧下游的废热蒸汽锅炉或废热蒸汽发生器中实现，其中设置有形式为管或管束的加热面，待蒸发的流动介质经过所述加热面。加热面通常也是包括蒸汽轮机和在其流动介质方面接在下游的冷凝器的流动介质回路的组成部分，例如是一个水-蒸汽-回路的组成部分，其中，由蒸汽轮机流出的膨胀过的流动介质在冷凝器中冷凝之后重新被输送至废热蒸汽发生器的加热面。除了蒸发加热面之外，也可以在废热蒸汽发生器中设置其它的加热面，尤其是用于预热冷凝液或给水，或用于使产生的蒸汽过热。此外，也可以在废热蒸汽发生器中集成附加燃烧器，例如油燃烧器，以便要么将烟气的温度提高到高于其从燃气轮机流出时的水平，要么为了在燃气轮机去耦合或不运行时还能保持废热蒸汽锅炉中的蒸汽产生(所谓的燃油运行)。
通常，流动介质回路包括多个，例如三个分别带有一个自有的蒸发器部段的压力级。这种类型的蒸发器部段的、基于其相对简单的结构及其相对简单的可操纵性已证明可靠的构造方案和设计方案至少在临界蒸汽压力以下的范围内按自然循环原理工作。在此，设置在废热蒸汽发生器的烟气-流动通道上面的汽包(有时其也被称作“上汽包”)用作从冷凝泵或供水泵输入的、必要时通过冷凝液预热器或燃料节省器预热的冷凝液或供水的存储容器。在运行过程中，由于其自身重力或水柱的静液压力驱动，水储量的一部分连续地通过连接在底部或溢流槽上的未加热下降管向下下降。通过一个连接在中间的汇集器，有时被称为“下汽包”，下降的水分配到一些相互并联且集束成加热面的上升管中，所述上升管通过包含在烟气中的热量和/或由废热蒸汽锅炉的附加燃烧器产生的辐射热加热，在上升管中发生希望的蒸发。在此，由上升管形成的加热面可以设置成废热蒸汽锅炉的包封壁的一部分，或者以屏形加热面的类型设置在由包封壁包围的烟气-流动通道的内部。
由于其相对液态凝聚状态减小的比重，在上升管中通过水的(部分)蒸发产生的水-蒸汽-混合物上升，并最后在液面上方再次进入汽包，由此完成蒸发循环。在汽包中发生也称为相分离的水-蒸汽-分离，在饱和蒸汽条件下存在于水面上的水蒸汽通过连接在汽包的头部的蒸汽抽取管抽出，并且必要时在经过过热之后输送到其进一步的应用，例如用于驱动蒸汽轮机。
基于强制循环原理的蒸发级类似地构造，然而具有一个连接在蒸发环路中的循环泵，该循环泵支持或强制水或水-蒸汽混合物的循环。
基于加热管或上升管通常使用的管壁材料有限的热负荷能力，按照现有知识和技术一定要保证，在上述类型的燃气和蒸汽轮机设备运行过程中各蒸发级的上升管在所有的运行状态下都能足够地被供应流动介质，通常是水或水-蒸汽混合物。在此的目的是，通过从管内壁面到在此部分蒸发的流动介质的热传递保证一定的对于管壁的最低冷却，并因此避免蒸发循环可能的损坏以及随此发生的运行危险。换句话说，在所有情况下应避免：蒸发器发生所谓的干运行或以下降的水位运行，此时，汽包中以及连接在该汽包上的下降管中的液柱下降到下降管与汽包的连接处以下的水平或者甚至下降管和连接在下降管下游的上升管都完全“干运行”，以致实际上完全没有流动介质流过。
这种考虑也作为迄今为止使用的、国际通用的DIN EN 12952标准型调节器的基础，按照所述标准的第1部分，该调节器适用于“容积2升以上，用于产生蒸汽和/或热水的水管锅炉，允许的压力大于0.5bar，温度高于110℃”，而按所述标准的第7部分，汽包中允许的最低水位确定为“高于汽包最大受热部位以及下降管与锅炉汽包相连接的最上面连接处(上边缘)150mm”。尽管在2002年德国采用的、国际适用的后续标准DIN IEC 61508和DIN IEC 61511中不再明确包含这种详细的规定，而是采用更灵活的框架性规定，可是在其中详细说明的安全要求总体上绝不可能下降。
为了例如即便在废热蒸汽发生器的负荷快速变化时或供水意外中断或干扰中断时也能够可靠地保证维持汽包中的液态流动介质所谓的最小液面高度，尤其是在后一种情况下为将存在于系统中的剩余热以可靠且节约材料的方式排出，汽包的容积以及在正常运行时预先保持在汽包中的流动介质(供水)量通常在考虑“安全冲击”的情况下设计得相对较大。然而，这会导致相应高的制造耗费并因此高的制造成本。
根据在汽包中保持最小水位的特殊意义，在目前的设备中还进行三倍冗余的测量或监测汽包底部或下降管的上边缘上的当前液面高度，这要求相对耗费地设计所属的安全技术装置。一旦从三个水平测量中的三选二表明水位下降到预定的极限值以下，例如按照DIN EN 12952的150mm以下，将通过安全技术系统阻止继续向废热蒸汽发生器输送热的燃气轮机-废气，例如通过快速关闭燃气轮机，或者通过操纵相应的阀门将废气导入旁通烟囱，也就是绕过废热蒸汽发生器。因为希望有尽可能高的设备可用性，这种快速关闭显然是不希望的。
此外，前述在油运行时保持中压汽包(MD-汽包)和低压-汽包(ND-汽包)的水位在最低水平之上需要对废气高压和中压系统的燃料节省器以及冷凝预热器进行复杂的进入温度控制。在油运行时由于不同的运行条件的稳定状态的变化导致废热蒸汽发生器中的内部的热转移，其影响中央和低压蒸发器的热吸收。这例如会导致MD-和ND-汽包的汽包水位的波动以及ND-汽包中不希望的高的压力上升。为了能够将这种波动维持在所要求的运行界限内，必须通过HD-和MD-燃料节省器-旁通阀额外地相应叠加地调节水量，这要求增大的调节耗费。
最后，当前要求在ND-汽包中保持最低水位，恰恰在从基本设想出发尤其感兴趣的、专利文献DE10004178C1所详细说明的运行方式“睡眠模式”中(在所述“睡眠模式”下，例如在蒸汽轮机快速关闭过程中在HD-级中产生的HD-蒸汽通过旁通管直接绕到冷凝器(绕道运行)，而通过针对性地压力转移和废热蒸汽发生器中的热释放和热吸收的转移则使MD-蒸汽和ND-蒸汽的产生停顿下来)，由于需要设计得相对较大的ND-汽包导致更多的成本。在此，在蒸汽轮机快速关闭时，ND-汽包中的水位下降由于针对性导致的、ND-系统中的压力升高而特别猛烈。因此，与设计方案的原来朝向相反，在实际中不完全舍弃在蒸汽轮机快速关闭时相应减小水位降低的低压绕流站(Niederdruckumleitstation)。
因此，本发明所要解决的技术问题是给出开头所述类型的、用于运行燃气和蒸汽轮机设备的方法，该方法在高度可靠性和高度运行安全性的同时可灵活地与设备的各种类型的运行状态相适应，并且该方法使得可以尤其廉价地设计各蒸发循环的部件。此外，还给出一种适用于实施该方法的燃气-和蒸汽轮机设备。
关于方法而言，该技术问题由此解决，即，监测由流动介质在连接在汽包上的下降管中形成的液柱的高度。
本发明从这样的考虑出发，基于新近在用于蒸发器加热管的材料技术和材料发展上取得的进步，不同于迄今为止在专业领域的代表性观点，将燃气和蒸汽轮机设备设计得既有技术可行性，又可在给定的经济边缘条件下有实际竞争力，其中可至少短暂地在特别的运行状态中允许蒸发循环的局部或完全干运行，亦即短暂地容忍下降管中的液位下降到蒸发汽包的水平以下。
在此，为避免永久的材料损伤和因此发生的运行危险，一方面，设置在废热蒸汽发生器的流动通道中的上升管或由该上升管形成的加热面在其耐温性方面针对通常在设备运行时在其安装位置范围内出现的废气温度设计，例如在MD-蒸发器为300℃或在ND-蒸发器为200℃。因此，在温度设计时，对于可能的干运行，从现在开始不再考虑迄今为止所认为的应当始终通过通常在管中导引的流动介质来冷却管壁。本领域技术人员公知的许多种钢材都可轻易地满足这种要求，部分钢材的温度应用极限在400℃以上，并且其使用从经济性方面看也是有理的。
另一方面，用于这种类型的燃气和蒸汽轮机设备以及尤其是用于各蒸发循环的、迄今常见的监测和安全方案，应始终不渝地与相对迄今的设计原则有所改变的热负荷及有损蒸发器部件的结构完整性的危害情况相适应。作为所属监测系统的一个中央输入参数，并且为决定必要时需采取的安全措施的类型及范围，应在此首先测取一次测量参数，该测量参数能可靠地显示是否有干运行及其“程度”。
出于该原因，根据在此之前提出的技术解决方案，在迄今常见的测量汽包中液面的水平之外，还通过测量技术监测由液态的流动介质在蒸发循环的下降管中形成的液面高度。换句话说，测量装置不仅询问液位是否完全下降到汽包中的最低水平之下或下降到下降管连接处的水平之下，而且通过至少另一个高度水平或多个分散在下降管内部的高度测量点监测并在测量技术解决，从而更详细地量化该状态。当然，也可以连续或近乎连续地测量下降管中的液位高度，为此相宜地利用布置在下管端部的分配汇集器作为参考点。
如果多个下降管连接在汽包上并且以流动方面并联或平行连接的方式与公共的汇集器连接，那么按照各管相互连通的原理，通常在所有的下降管中形成同一液位高度，因此有利地仅需监测一个管中的液位。
在一种有利的设计中，还监测上升管区域中的烟气的温度，其中，在所述下降管中的液位处于所述蒸发汽包上的连接处以下的运行状态中，一旦连接在所述下降管下游的所述上升管所在区域中的烟气的温度超过预定的极限值，就引入安全措施。
因此，通过这种方式，在伴随尤其高的损坏情形的、可能直接即将发生或已经发生干运行或流动介质流量减小的运行状态中，监测从外面作用在上升管上的加热温度，并且在超过视为临界的值时触发安全反应。在此，也尤其可以确定阶梯分级的极限值，其中，在超过第一极限值时首先还相对“温和”，然而，在增大程度地继续升温时引入更强烈的抑制措施。
在此，各温度-极限值有利地根据通过测量所测定的下降管中的液位来预先确定。这样一来，流过连接在下游的上升管并在其中蒸发的流动介质的剩余量的冷却影响，可以在决定所引入安全措施的类型和时间点时恰当地加以考虑。
第一相对温和的安全措施优选是，打开在流动介质侧接在蒸发循环上游的冷凝液预热器的旁通管或在烟气侧设置在蒸发循环前面的供水预热器的旁通管，以便防止在各种负载变换状态，尤其是在燃气和蒸汽轮机设备启动或关闭时，在相关蒸发器前超过允许的烟气温度。如果接着又开始了正常的运行并且在相关蒸发级又产生蒸汽，那么向各蒸发系统填充来自接在上游的燃料节省器(在MD-蒸发器)或来自冷凝液预热器(在ND-蒸发器)的热水。通过针对性地关闭冷的冷凝液预热器-旁通或燃料节省器-旁通提高各自的加热温度，并且再次开始产生蒸汽。
尤其在带有冷凝液预热器，一连接在冷凝液预热器下游的、用于MD-蒸发器的供水的MD-燃料节省器和连接在MD-燃料节省器下游的、用于HD-级的HD-燃料节省器的三级-压力-系统中，冷凝液预热器旁通管或MD-燃料节省器的旁通管在标准状态下的打开，(如在DE10004187C1中所记载的那样，HD-蒸发器在烟气侧设置在MD-蒸发器之前，而MD-蒸发器又设置在ND-蒸发器之前)导致有利的副效应，使得现在HD-级的蒸发循环也可以相对较冷的供水供应，因此燃气轮机的烟气在废热蒸汽发生器的进入区域就已经被吸收较多的热量。MD-加热面和ND-加热面区域内的(相对高压级原本适度的)温度负荷因此在需要时尤其迅速且有效地减小。因此，正好在这种有效的、需要时可激活的安全措施中可以尤其好地容忍MD-和/或ND蒸发循环经过的干运行。
在此，有利地既监测MD-和/或ND-蒸发器的下降管中的液柱的高度，也监测各自的烟气温度，其中，这两个压力级中的一个可能出现的过载状态，可根据配属于所述压力级的两种参数，亦即液位高度和加热面的安装位置处的烟气温度而推导得出。在确定温度极限值以采取相应的安全措施时，相宜地考虑空间变化的加热型面以及可能不同的材料选择和对于各种蒸发循环的温度设计。
另一强烈的安全措施在于，使燃气轮机功率减小或快速关闭，或者例如通过操纵旁通阀门，使来自燃气轮机的烟气至少部分绕过废热蒸汽发生器。
本发明就装置而言的技术问题通过一种燃气和蒸汽轮机设备解决，其中，用于测量由流动介质在连接在汽包上的下降管中所形成的液柱高度的液位测量装置在信号输出侧与用于燃气和蒸汽轮机设备的监测和控制装置连接。
另外有利的是，监测和控制装置在信号输入侧与监测上升管所在区域中的烟气温度的温度测量装置连接，并且这样地设计，即，在下降管中的液位位于汽包的连接处下面的运行状态下，一旦由温度测量装置测得的温度超过预定的极限值，监测和控制装置随即启动安全措施。
通过本发明实现的优点尤其在于，通过坚持不懈地设计设备架构和所属的保险和监测系统实现了，在具有废热蒸汽发生器的燃气和蒸汽轮机设备中，在需要时，基于自然循环原理的蒸发系统，尤其是MD-和/或ND-蒸发系统能够没有危险地在水位远低于当时确定的最低水位的情形下运行，或者甚至使加热面干运行，而在此不必调整废气发生器或燃气轮机的运行。尤其是根据某些运行方式能够没有安全损失地在各蒸发循环中设定灵活的最小水位。
可以证明，这种新的方案也满足由新标准DIN IEC61508和DIN IEC61511规定的安全标准或者甚至满足超出这些标准的更严格标准。如果蒸发循环中的水位可以没有危险地下降到汽包水平以下，那么在蒸汽轮机调节阀快速关闭或快速负载变化时，废热蒸汽发生器的快速中断危险明显下降。因此，进一步提高燃气和蒸汽轮机设备的可用性，尤其在快速启动时，对平衡电网中的短暂的需求波动和供电波动有重要意义。尤其在没有旁通-烟囱-阀的燃气和蒸汽轮机设备中，废热蒸汽发生器较小的快速中断危险导致较小的负荷并因此导致对于燃气轮机大体相当的运行时间。因此，可以在保持相同的安全水平时延长燃气轮机维修间隔。
此外，按本发明的方案使得蒸发系统在制造耗费上通常尤其耗成本的部件可更廉价地设计和构造，因为尤其是MD-和ND-蒸发汽包可以比迄今所需要的更紧凑地设计。这尤其在上述运行方式“睡眠模式”的框架中对于省略用于ND-蒸发器的低压绕流站意义重大，因为为实施该运行方式所需的汽包增大现在可以设计得相应更小或者甚至完全去掉。最后，在油运行时为保持冷凝液预热器和燃料节省器-进入温度的调节技术方面的耗费也比迄今为止的耗费小。
在相应变换和适配的情况下，在此介绍的方案也可以应用在带有基于强制循环原理的蒸发级的燃气和蒸汽轮机设备中。
以下根据附图详细说明本发明的一种实施形式。其中在各示意图中示出了：
图1是燃气和蒸汽轮机设备，和
图2是图1的局部剖切图，其中，为了燃气和蒸汽轮机设备的重要部件的更好的可识别性省略了图1中的一些细节或在制图上轻微变化的形式示出。
两附图中相同的部件用同一附图标记表示。
按图1的燃气和蒸汽轮机设备1包括燃气轮机设备1a和蒸汽轮机设备1b。
燃气轮机设备1a包括燃气轮机2以及耦合的空气压缩机4和连接在该燃气轮机2上游的燃烧室6，在该燃烧室中，燃料B在从空气压缩机4输入压缩的空气的情形下燃烧得到工作介质或用于燃气轮机2的燃气A。燃气轮机2和空气压缩机4以及发电机8位于一根公共的透平轴10上。
蒸汽轮机设备1b包括蒸汽轮机12以及耦合的发电机14和在设计为水-蒸汽-回路的流动介质回路中连接在蒸汽轮机12下游的冷凝器18以及废热蒸汽发生器20。蒸汽轮机12具有第一压力级或高压部分12a和第二压力级或中压部分12b以及第三压力级或低压部分12c，它们通过一根公共的透平轴22驱动发电机14。
为将在燃气轮机2中膨胀的工作介质或者烟气R输送到废热蒸汽发生器20，在废热蒸汽发生器20的输入侧连接有废气导管24。来自燃气轮机2的膨胀做功后的烟气R在废热蒸汽发生器20的出口侧朝未示出的烟囱离开废热蒸汽发生器20。
废热蒸汽发生器20包括作为加热面的冷凝液预热器26，其在输入侧通过其中连接有冷凝泵30的冷凝导管28供应来自冷凝器18的冷凝液K。冷凝液预热器26在出口侧通到供水泵34的抽吸侧。为在需要时绕流冷凝液预热器26，该冷凝液预热器通过旁通导管36搭接，在该旁通导管中连接有可电动操纵的阀38。
供水泵34在本实施形式中设计为带有中压抽取头的高压供给泵。该泵将冷凝液K带到适于流动介质回路16配属于蒸汽轮机12的高压部分12a的高压级40的压力水平。通过供水泵输送的冷凝液K在供水泵34的压力侧称为供水S，该供水也以中压输送到供水预热器42。供水预热器42在出口侧连接在中压汽包44上。类似地，冷凝液预热器26在出口侧通过可电动操纵的阀46连接在低压汽包48上。
中压-汽包44与设置在废热蒸汽发生器20中的中压-蒸发器50连接，该中压蒸发器50用于形成中压-蒸发循环52。该蒸发循环52包括一些在图1仅示意示出的、在废热蒸汽发生器20由烟气R加热的流动通道外部延伸的下降管54，这些下降管54在其上端分别连接在汽包44的溢流槽上，并且在其下端连通至一个在此未详细示出的汇集器。通过该汇集器，多个平行连接的、集束成设置在废热蒸汽发生器20中的加热面的上升管56被供给来自汽包44或下降管54中的液态流动介质，在此是水。液态流动介质在通过上升管56的过程中部分蒸发，并在此期间向上升并且作为水-蒸汽-混合物再次进入汽包44。
一中压-过热器58连接在中压-汽包44的蒸汽侧，该中压过热器58在输出侧连接在将高压部分12a连接在中间过热器60上的废汽导管62上。中间过热器60又在输出侧通过蒸汽导管64连接到蒸汽轮机12的中压部分12b上，在所述蒸汽导管64中连接有可电动操纵的阀66。
供水泵34在高压侧通过一个第一高压燃料节省器68和一个沿供水方向连接在该第一高压燃料节省器下游以及在废热蒸汽发生器20内沿烟气流向设置在前面的第二高压-燃料节省器70通到高压-汽包72。高压汽包72又与设置在废热蒸汽发生器20中的高压蒸发器74连接，该高压蒸发器用于形成包括多个下降管76和上升管78的蒸发循环80。为排出新鲜蒸汽F，高压汽包72连接在设置在废热蒸汽发生器20中的高压过热器82上，该高压过热器82在输出侧通过带有可电动操纵的阀86的新鲜蒸汽管84与蒸汽轮机12的高压部分12a连接。第一高压燃料节省器68同样通过旁通管88桥接，在该旁通管中又连接有可电动操纵的阀90。
供水预热器42和中压蒸发器50以及中压过热器58与中间过热器60和蒸汽轮机12的中间压力部分12b共同形成设计为水-蒸汽回路的流动介质回路16的中压级92。类似地，设置在废热蒸汽发生器20中的、并为形成蒸发循环94与低压汽包48连接的低压蒸发器96与连接在低压汽包48的蒸汽侧的低压过热器98和蒸汽轮机12的低压部分12c一起形成流动介质回路16的低压级100。类似于高压蒸发循环80和中压蒸发循环52，低压蒸发循环94由一些连接在蒸发汽包48上的下降管102和一些在流动介质方面连接在这些下降管102下游的上升管104组成。低压过热器98在输出侧通过其中连接有可电动操纵的阀108的蒸汽管106与蒸汽轮机12的低压部分12c的入口连接。
为在需要时旁通或绕流蒸汽轮机12的高压部分12a，将高压过热器82与高压部分12a连接的新鲜蒸汽管84通过其中连接有可电动操纵的阀112的蒸汽管110直接与冷凝器18连接。在此，用作高压绕流的蒸汽管110在新鲜蒸汽F的流动方向上在阀86之前连接在新鲜蒸汽管84上。
为了能够在尤其低的设计和制造耗费的情形下灵活地将运行方式与不同的要求相适应，燃气和蒸汽轮机设备1这样地设计，即，由液态流动介质在中压蒸发循环52和低压蒸发循环94的下降管54，102中的液位可以至少暂时地下降到它们与各自汽包44，48的接头的水平之下，如果需要，还可以一直下降到直至蒸发循环52或94完全干运行。
出于该目的，沿流动介质流向连接在下降管54，102下游的，通过与烟气R接触热传递被加热的上升管56，104的管壁材料分别关于其耐热性这样地选择，即，使得其温度使用极限在通常在废热蒸汽发生器20的该区域存在的温度或烟气R最大可能的温度之上。例如，中压蒸发器50区域内的烟气R的温度通常情况下大约为300℃，低压蒸发器96区域内的温度为约200℃。如果例如中压蒸发器50的上升管56设计具有约400℃的持久耐热性，而低压蒸发器96的上升管104设计具有约300℃的持久耐热性，因此，在通常情况下具有足够的安全余地来容许暂时的干运行，例如在燃气和蒸汽轮机设备1启动或停止时，或在快速负载变化时。因此，尤其是中压汽包44和低压汽包48可以尤其紧凑地构造，因为，迄今为止分别为平衡不同蒸汽生产率以及为保证连续供应上升管56，104流动介质而预先保持的液体体积可以减到相对小。
然而，为了在直接即将发生或已经发生中压-蒸汽循环52和/或低压-蒸汽循环94的干运行期间出现未预见到的温度顶点的情况下，也能够通过采取适当的安全措施来反应，燃气和蒸汽轮机设备1装备有专门用于监测和控制或调节这种运行状态的监测和控制系统。尤其是中压蒸发循环52和低压蒸发循环94以下述方式相互独立地受到监测。
低压-蒸发循环94的监测如下地实现：除了迄今常见地监测低压-汽包48中的水位之外(这在图2中通过双箭头114示意示出)，现在设计一液位监测器，其也将连接在低压汽包48上的下降管102包括在内(在此通过双箭头116示意示出)。在此没有详细示出的液位测量装置测量下降管102中水柱相对于下降管102最低点的相对高度，水柱在燃气和蒸汽轮机设备1正常运行过程中一直到达汽包48，但如上所述，液柱在特殊情形下也可以下降到下降管在上面与汽包48相连接的连接处的高度水平之下。也可以设计为，下降管连接处的液位水平相对于汽包48的最深点而言，并且例如位于该最深点之上的液位用正号表示，位于其下的液位用负号表示。如果例如下降管102的高度为两米，那么液位“负1.9m”将表示可能直接即将发生完全干运行。
所测得的液态流动介质在低压蒸发回路94的下降管102中的液位被传送到用于燃气和蒸汽轮机设备1的监测和控制装置的、在此没有详细示出的中央评估单元。监测的另一输入参数是上升管104区域内的烟气R的温度T1，在按图2的实施形式中，该温度通过沿烟气R的流动方向看在上升管104的略前面设置在废热蒸汽发生器20中的、在此仅示意示出的温度测量装置118或其温度测量传感器来测取。所述监测和控制装置这样地设计或编程，即，至少在下降管102中的液位处于下降管102连接在汽包48上的连接处之下的运行状态中，一旦由温度测量装置118测得的温度T1超过预定的极限值，就采取安全措施。该极限值尤其可以根据下降管102中的液位来预先给定。
如果例如低压蒸发循环94的上升管104的温度使用极限在300℃，那么可以大约在用水填充的下降管102的一半高度设定第一极限值290℃，在该极限温度时首先打开位于冷凝液预热器26的旁通管36中的阀38。在完全干运行的情况下，该第一极限值相宜地设定得更低，例如在约270℃。
阀38的打开导致供水泵34的抽吸侧的冷凝液K具有混合温度TM，该温度由于冷凝液预热器26的至少部分绕流形成。该混合温度TM小于完全通流，也就是冷凝液预热器26不绕流时的温度Tk″。即便在冷凝液预热器26中的部分流K’预热过程中也形成了一混合温度TM，该混合温度小于在蒸汽轮机12运行时离开冷凝液预热器26的冷凝液K的温度Tk″。通过这种方式到达供水预热器42和第一高压燃料节省器68较冷的供水S使得烟气R沿流动方向在低压级100之前就被较强烈地冷却。因此低压级100，亦即尤其是低压蒸发器96获得了较少的热量，而同时相对更冷的冷凝液K通过冷凝液管120流入低压汽包48。因此，视阀38的调节位置而定，强烈降低低压级100的上升管104的温度负载，并同时再次提高低压汽包48或连接在该汽包48上的下降管102中的水位，使得由于低压蒸发循环94短暂的干运行而产生的潜在危险运行状态可以在需要时主动并针对性地抑制。
如果尽管上述措施，低压蒸发器96区域内的烟气R的温度T1继续上升，并且超过在下降管102中充有一半用水的情况下所设定的第二极限值例如320℃，或者超过在干运行时所设定的第二极限值300℃，那么监测和控制装置就为燃气和蒸汽轮机设备1引入进一步的安全措施，例如快速关闭燃气轮机设备1a。
以上监控措施也相应地适用于中压蒸发循环52。也就是说，其一方面设置一个液位测量装置，如通过双向箭头124所标出的那样，用于测量连接在蒸发汽包44上的下降管54中由流动介质形成的液柱的高度，另一方面设置一个在烟气通道中设置在上升管56略前面的温度测量装置126，用于测量上升管56区域内的烟气温度T2。类似于低压蒸发循环94，与温度和液位传感器连接的监测和控制装置这样地设计，即，在下降管54中的液位处于下降管与中压-汽包44的连接处之下的运行状态中，一旦由温度测量装置126测得的烟气温度T2超过预定的极限值，就采取安全措施。
第一安全措施例如可以又是打开用于冷凝液预热器26的旁通管36中的阀38。作为替代或补充，可以打开用于第一高压燃料节省器68的旁通管88中的阀90，因此，第二高压燃料节省器70被供应相对较冷的供水S。因此，第二高压燃料节省器70相对旁通阀38，90关闭时从在废热蒸汽发生器20的该区域中流动的烟气R中获取额外更多的热量，这些额外更多的热量不再提供给在烟气侧设置在下游的中压加热面或上升管56。因此，可以尤其在干运行过程中减少上升管56的温度负荷。第二更强烈的安全措施可以再次是快速关闭燃气轮机设备1a。
尤其有利的是这样的可能性，即，中压蒸汽循环52或低压蒸汽循环94可以在所谓的旁通运行模式中短暂地干运行。这种尤其在蒸汽轮机12启动或停止时以及在蒸汽轮机快速关闭时所设置的旁通运行模式，会导致所产生的新鲜蒸汽F在旁通蒸汽轮机12的情况下直接绕流到冷凝器18。为此，阀86关闭而阀112打开。与此平行地通过打开旁通管36中的阀38至少部分绕流冷凝液预热器26。必要时也打开旁通管88中的阀90，使得由于上述的在废热蒸汽发生器20中的热量转移，低压蒸汽的产生和必要时中压蒸汽的产生也被节制，或者甚至完全停顿。因此，仅产生高压蒸汽或新鲜蒸汽F，然而该蒸汽通过绕过蒸汽轮机12的蒸汽管110直接导入到冷凝器18。由于这种可能性，即，中压蒸发循环52和/或低压蒸发循环94可以没有危险地干运行，原本在没有绕流站的燃气和蒸汽轮机设备中相对于具有绕流站的燃气和蒸汽轮机设备所需要采取的增大中压汽包44或低压汽包48的措施，现在得以避免或不再需要。

Claims (9)

1.一种用于运行燃气和蒸汽轮机设备(1)的方法，其中，从燃气轮机(2)流出的烟气(R)被导引通过一废热蒸汽发生器(20)，并且用于驱动蒸汽轮机(12)的流动介质在包含一些压力级(40，92，100)的流动介质回路(16)中被导引，其中，至少一个压力级(100)具有蒸发循环(94)，该蒸发循环带有汽包(48)，一些连接在所述汽包(48)上的下降管(102)和一些接在这些下降管(102)下游的、同样连接在所述汽包(48)上并通过所述废热蒸汽发生器(20)中的所述烟气(R)加热的上升管(104)，其特征在于，监测由所述流动介质在连接在所述汽包(48)上的下降管(102)中所形成的液柱高度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，监测所述上升管(104)区域内的烟气(R)的温度(T1)，其中，在所述下降管(102)中的液位处于与所述蒸发汽包(48)相连接的连接处以下的运行状态中，一旦连接在所述下降管(102)下游的所述上升管(104)区域中的烟气(R)的温度(T1)超过预定的极限值，就采取安全措施。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述极限值根据所述下降管(102)中的液位来预定。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，作为安全措施，打开在流动介质侧连接在所述蒸发循环(94)上游的冷凝液预热器(26)的旁通管(36)或在烟气侧设置在所述蒸发循环(94)前面的供水预热器(68)的旁通管。
5.如权利要求2至4之一所述的方法，其特征在于，作为安全措施，使燃气轮机设备(1a)的功率减小或将其快速关闭，和/或使得从所述燃气轮机(2)流出的烟气(R)至少部分绕过所述废热蒸汽发生器(20)。
6.如权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，当所述流动介质回路(16)包含至少三个分别带有一个蒸发循环(80，52，94)的压力级(40，92，100)，并且所述各个蒸发循环(80，52，94)的上升管(78，56，104)沿所述烟气(R)的流动方向看依次设置在所述废热蒸汽发生器(20)中时，监测沿所述烟气(R)的流动方向看设置在最后的、且优选设计为低压蒸发循环的蒸发循环(94)的所述下降管(102)中的液柱的高度。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还监测沿所述烟气(R)的流动方向看倒数第二个蒸发循环(52)的所述下降管(54)中的液柱的高度，所述倒数第二个蒸发循环(52)优选设计为中压-蒸发循环。
8.一种燃气和蒸汽轮机设备(1)，具有一燃气轮机(2)和在废气侧连接在该燃气轮机下游的一废热蒸汽发生器(20)，以及包括一些压力级(40，92，100)的一流动介质回路(16)，用于驱动一蒸汽轮机(12)的流动介质在该流动介质回路(16)中导引，其中，至少一个压力级(100)具有一蒸发循环(94)，该蒸发循环带有汽包(48)，一些连接在所述汽包(48)上的下降管(102)和一些接在这些下降管(102)下游的、同样连接在所述汽包(48)上并通过所述废热蒸汽发生器(20)中的所述烟气(R)加热的上升管(104)，其特征在于，用于测量由所述流动介质在连接在所述汽包(48)上的所述下降管(102)中所形成的液柱高度的液位测量装置在信号输出侧与用于所述燃气和蒸汽轮机设备(1)的监测和控制装置连接。
9.如权利要求8所述的燃气和蒸汽轮机设备(1)，其特征在于，所述监测和控制装置在信号输入侧与监测所述上升管(104)区域中的烟气(R)的温度(T1)的温度测量装置(118)连接，并且这样地设计，即，在所述下降管(102)中的液位位于其与所述汽包(48)相连接的连接处下面的运行状态下，一旦由所述温度测量装置(118)测得的温度(T1)超过预定的极限值，所述监测和控制装置随即启动安全措施。
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